1.5.2. Гребневые волноводы

Гребневые волноводы показаны на рис. 1.15, а и Свойства таких волноводов хорошо изучены [19, 41, 45, 89, 93, 94, 132]; Хопфер [57] на основе эквивалентной схемы, показанной на рис. 1.15, в, рассчитал их точные данные.

Рис. 1. 15. Геометрия н схемное представление гребневых волноводов. а — волновод с одним гребнем; б - волновод с двумя гребнями; в — эквивалентная схема.

Соотношения, управляющие условиями прекращения распространения колебаний в гребневых волноводах для колебаний вида выглядят следующим образом:

для нечетных

для четных

где

Характеристические проводимости определяются как

Полученная величина [89] нормированной проводимости, представляющая собой действие ступенчатой неоднородности, позволяет вычислить критические длины волн. Величины для колебаний вида графически представлены на рис. 1.16; кривые построены для Н-образного волновода с отношением равным 0,5. Графики для П-образного волновода, но с отношением равным 0,45, приведены на рис. 1.17.

Относительная ширина полосы пропускания гребневых волноводов обычно выбирается как отношение предельной длины волны основного вида колебаний к предельной длине волны следующего более высокого вида колебаний. Предельная длина волны для колебаний вида всегда меньше, чем для колебаний вида предельная длина волны для колебаний вида приблизительно равна Для обычных форматов сечений следующим более высоким видом колебаний является вид Кривые для этой теоретической ширины полосы как функции с параметром при ведены на рис. 1.18 и 1.19.

Рис. 1. 16. Кривые предельных длин волн для волновода с двумя гребнями. Коэффициент для колебаний вида представлен графически в зависимости от для различных значений параметра Отношение (См. [57].)

Коэффициент затухания определяется приближенно выражением [57]

где сложная функция размеров.

Для того чтобы представить данные в общем виде, вводится нормированное затухание, определяемое как отношение затухания в гребневом волноводе к затуханию в прямоугольном волноводе с одинаковой предельной частотой. Это нормированное затухание вычисляется на частоте Для волноводов с двумя (рис. 1.20) и с одним (рис. 1.21) гребнями построены кривые, определяющие величину нормированного затухания как функцию

(кликните для просмотра скана)

(кликните для просмотра скана)

(кликните для просмотра скана)

относительной ширины полосы пропускания и отношения Затухание для прямоугольного волновода уже было дано на рис. 1,8. Допустимая мощность для гребневого волновода [571;

где Т — сложная функция геометрии волновода, а относится к центру гребня.

Рис. 1. 23. Волновая проводимость волновода с одним гребнем. где пиковое напряжение высокой частоты в центре волновода. Кривые даны для и для бесконечной частоты. Для любой другой частоты полученные значения нужно умножить на (См, [57].)

Величина представлена на рис. 1.22 графически как функция Величина представляет собой максимальную мощность, переносимую в П-образном волноводе на бесконечной частоте. Вообще говоря, она не будет максимальной мощностью, которую сможет выдержать волновод, потому что напряженность электрического поля на краях гребня волновода обычно больше, чем в центре его, хотя это положение может быть улучшено, если края будут иметь радиус, равный, например, Волновая проводи, мость гребневого волновода может быть определена как где относится к центру гребня. Вычисленные значения [57]

представлены графически на рис. 1.23. Значения проводимостей соответствуют бесконечной частоте и, для того, чтобы получить правильную величину, их необходимо умножить на коэффициент